南海北部海水颗粒物组成、来源、分布及其生物地球化学意义

摘要

海水颗粒物是诸多海洋生物地球化学过程的关键环节之一，其量变涉及到一系列复杂的生物、物理、化学及地质过程。然而，迄今为止，世界范围内，人们对于海洋中颗粒物的组成、来源、时空变化及其控制因素等均缺乏清晰的了解和认识。有鉴于此，本研究对2014年春季采于南海北部5个站位、包含平面与垂向的21个样品中的颗粒物进行了单颗粒法研究（扫描电镜+能谱）。在31267个颗粒形貌及其元素组成特征的研究基础之上，鉴别出生物有机质碎屑、硅质生物碎屑、完整硅质生物、钙质生物碎屑、完整钙质生物、二氧化硅和硅酸盐、重金属、盐类等八类颗粒物。其中，生物有机质碎屑、硅质生物碎屑、完整硅质生物、钙质生物碎屑、完整钙质生物主要源于海洋浮游植物的初级生产，二氧化硅和硅酸盐颗粒和重金属颗粒主要源于陆源输入，盐类主要为海水的各种结晶产物。通过各类型颗粒物形貌、元素组成特征及其空间变化的对比研究，获得以下重要科学认识:(1)各站（层）位中检出的生物颗粒主要为各类浮游植物及其碎片，碎片与完整生物颗粒的个数比介于4.56～199.33倍，表明检出的生物颗粒是一定时间内，浮游植物生产与降解综合作用的产物，因此，某些参数的准确理解需要充分考虑生物颗粒降解过程中可能产生的变化。(2)真光层以深，随着水深的增加，生物颗粒含量显著降低，意味着生物颗粒在沉降过程中发生了显著的矿化作用。(3)陆源二氧化硅和各类硅酸盐颗粒可能是浮游植物重要的营养物质，它们为浮游植物提供了光合作用所需的Si、Al、Mg、Fe。

目录

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摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 大洋碳循环和生物泵

1．2 海水颗粒物研究的重要性

1．3 海水颗粒物研究手段

1．3．1 全样法

1．3．2 单颗粒法

1．4 研究内容和目标

第2章 研究区域及方法

2．1 研究区域概况

2．1．1 南海海域气候和水文特征

2．1．2 南海环流

2．1．3 河流对南海的影响

2．2 样品采集与实验分析

2．2．1 样品采集

2．2．2 实验分析

2．3 数据处理

第3章 颗粒物类型划分与定量表征

3．1 颗粒物类型划分

3．1．1 生物颗粒的鉴别

3．1．2 非生物颗粒的鉴别

3．2 颗粒物含量的定量表征

3．3 各类别颗粒物特征及来源

3．3．1 盐类

3．3．2 生物有机质碎屑

3．3．3 硅质生物

3．3．4 钙质生物

3．3．5 二氧化硅和硅酸盐

3．3．6 重金属颗粒

第4章 各类型颗粒物含量的空间分布特征与控制因素

4．1 温、盐分布特征

4．2 各类型颗粒物含量平面变化特征

4．2．1 硅质生物颗粒的平面变化

4．2．2 钙质生物颗粒的平面变化

4．2．3 生物有机质碎屑的平面变化

4．2．4 二氧化硅和硅酸盐的平面变化

4．2．5 重金属颗粒的平面变化

4．2．6 盐类颗粒的平面变化

4．3 南海北部5号站颗粒物含量垂向变化特征

4．3．1 生物颗粒的垂向变化

4．3．2 非生物颗粒的垂向变化

4．4 南海北部6号站颗粒物含量垂向变化

4．4．1 生物颗粒的垂向变化

4．4．2 非生物颗粒的垂向变化

4．5 南海北部7号站颗粒物含量垂向变化

4．5．1 生物颗粒的垂向变化

4．5．2 非生物颗粒的垂向变化

4．6 颗粒含量空间变化的控制因素分析

4．6．1 表层海水颗粒物含量空间变化的控制因素

4．6．2 颗粒物含量的垂向分布特征的控制因素

第5章 结论和展望

5．1 论文结论

5．2 待解决的科学问题和展望

参考文献

附录

致谢